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DIEGO, il ventilatore polmonare ideato e realizzato da Unife e IIT

27/05/2020

Scienza, cultura e ricerca

DIEGO, il ventilatore polmonare ideato e realizzato da Unife e IIT
Il Prof. Luciano Fadiga con a destra il prototipo IIT, a sinistra quello SCM

Il dispositivo, totalmente made in Italy, già testato su pazienti e notificato al Ministero della Salute, è affidabile ed economico e potrà essere utilizzato anche in Paesi in via di sviluppo con difficoltà di accesso a strumentazioni mediche sofisticate.
SCM Group di Rimini ha collaborato al progetto semplificando, industrializzando e producendo una pre-serie del prototipo 2.0 di DIEGO. Sono allo studio modalità di fabbricazione per distribuirlo senza scopo di lucro a strutture ospedaliere interessate.

Nasce dalla sinergia IIT e Unife DIEGO, il respiratore polmonare d’emergenza 

L’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) in collaborazione con l’Università degli Studi di Ferrara (Unife) ha realizzato DIEGO (Device for Inspiration and Expiration, Gravity Operated), il primo respiratore polmonare d’emergenza di semplice e innovativa concezione per la ventilazione forzata di pazienti in condizioni di grave insufficienza respiratoria. La soluzione ingegneristica ideata permette al dispositivo di essere, economico e disponibile rapidamente per tutti gli ospedali in cui non è possibile acquistare ventilatori standard.

DIEGO nasce da un’idea di Luciano Fadiga, professore ordinario di Fisiologia a Ferrara e direttore del Centro di Neurofisiologia traslazionale dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), Giulio Sandini, ordinario di Bioingegneria a Genova e Founding Director di IIT e Diego Torazza, ingegnere progettista all’IIT.

Come funziona

Il sistema IIT-Unife per la ventilazione polmonare d’emergenza utilizza, per funzionare, un comune pallone respiratore di tipo Ambu.

È intrinsecamente sicuro perché, diversamente da progetti simili al momento in sperimentazione, la forza che agisce sul pallone è la forza di gravità e dipende dalla massa che viene posizionato sulla leva che comprime il pallone.

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Il sistema utilizza, per funzionare, un comune pallone respiratore di tipo Ambu.

L’idea di fondo, infatti, è che il motore elettrico che fa funzionare DIEGO non comprima il pallone ma sollevi periodicamente il peso dal pallone rilasciandolo successivamente ad ogni atto respiratorio.

In questo modo, è stato realizzato un sistema semplice, dove le regolazioni necessarie come volumi, tempo di inspirazione e di espirazione, pressioni, sono determinate tutte meccanicamente senza l’utilizzo di elettronica o strumentazioni complesse.
Inoltre, a differenza di altri sistemi, DIEGO può funzionare a batteria o ad alimentazione solare, caratteristica che lo rende utilizzabile anche in caso di interruzione della fornitura elettrica.

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Un dettaglio del ventilatore ideato da IIT e Unife

Dal laboratorio ai pazienti

Fin dalla fase di ideazione DIEGO è stato pensato per poter passare rapidamente dal laboratorio all’ospedale. Il prototipo DIEGO, infatti, dopo i primi test in laboratorio e l’assenso alla sperimentazione clinica dal Comitato Etico dell’Emilia Romagna, è stato usato con successo per ventilare alcuni pazienti volontari in anestesia generale nel reparto di chirurgia dell’ospedale di Ferrara diretto dal professor Paolo Carcoforo.

Il sistema DIEGO è completamente Open Source e il prezzo dei suoi componenti è paragonabile a quello di un cellulare di fascia media. È quindi un dispositivo che può essere realizzato a basso costo e utilizzando componenti facilmente reperibili o fabbricabili senza ricorrere a macchinari complessi.

Queste caratteristiche lo rendono particolarmente indicato per l’utilizzo in Paesi e realtà dove l’accesso alle strumentazioni biomedicali di questo tipo è ridotto o completamente inaccessibile come l’America Latina, l’Africa, la Siria o le strutture potenzialmente in emergenza sanitaria come i campi d’accoglienza profughi.

DIEGO è stato già notificato al Ministero della Salute - l’unico respiratore inventato in Italia sottoposto al Ministero per l’emergenza COVID-19 al momento della notifica - e visto il successo in sala operatoria, sta iniziando il percorso normativo per poter essere marcato CE come dispositivo medico di classe I. Vista la semplicità dello strumento i tempi di certificazione si prevedono possano essere molto più contenuti rispetto alla maggior parte di dispositivi di ventilazione polmonare.

Il ventilatore d’emergenza DIEGO è già stato prodotto in pre-serie da SCM Group di Rimini, leader multinazionale italiano nelle macchine e componenti industriali e sono allo studio modalità di fabbricazione per distribuirlo senza scopo di lucro a strutture ospedaliere interessate.

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Il nuovo strumento è stato utilizzato con successo in sala operatoria

La realizzazione del progetto

L’idea di realizzare il dispositivo DIEGO è nata durante l’emergenza COVID-19 quando osservando la situazione delle strutture ospedaliere di Bergamo, Codogno e Vò ci si è resi conti che il sistema sanitario nazionale era al limite di sopportazione. I ricercatori di IIT e dell’Università di Ferrara hanno quindi pensato a quello che poteva succedere in Paesi più in difficoltà nel reperire dispositivi medici dell’Italia e hanno cercato di proporre rapidamente una soluzione.

In meno di due settimane di lavoro continuativo si è giunti al primo prototipo funzionante di DIEGO, un  dispositivo progettato su solide basi fisiologiche, grazie anche a una serie di consultazioni con i professionisti rianimatori (Carlo Alberto Volta, ordinario di anestesia e rianimazione Unife e Piero Di Pasquale e Valentina Ajello, medici rispettivamente dell’ULSS 5 Polesana e del Policlinico Tor Vergata di Roma) e pneumologi (Alberto Papi, ordinario Unife).

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Il Prof. Carlo Alberto Volta, tra i docenti Unife che hanno contribuito all'impresa

La nascita di DIEGO ha beneficiato dell’apporto filantropico di persone quali Guido Bonapace di Isemed, che ha fornito consulenze in merito alle normative di sicurezza, Irene Tagliani di Iaselab e Piero Olivo, ordinario di ingegneria elettronica Unife e responsabile del Laboratorio LUCE, che hanno gratuitamente eseguito le necessarie prove di sicurezza preliminari, Massimiliano Turci che ha fornito il software per disegnare i profili della camma. Oltre a tutto il personale di IIT e dell’Università di Ferrara che ha accompagnato questa realizzazione.

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Un momento dell'assemblaggio del ventilatore

I commenti

Giorgio Zauli, Rettore Unife
"Questo progetto rappresenta un esempio di interazione multidisciplinare che, partendo dal lavoro di progettazione e di laboratorio, trasferisce conoscenza e benefici a tutti. Questo è il risultato dell’eccellenza culturale dell’Italia".

Giorgio Metta, Direttore scientifico di IIT
 
“Le caratteristiche geniali, quasi leonardesche, della meccanica di DIEGO testimoniano la grande potenzialità inventiva dei nostri ricercatori. Lavorare per risolvere i problemi e potenziare il trasferimento tecnologico, sono i principali obiettivi di IIT".

Luciano Fadiga, professore ordinario di Fisiologia a Ferrara e direttore del Centro di Neurofisiologia traslazionale dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT)
“È stata una storia bellissima.  Abbiamo visto crescere l’entusiasmo di tutti ed è solo grazie a questo che si è arrivati in fondo".

Prof. Giulio Sandini, ordinario di Bioingegneria a Genova e Founding Director di IIT "Abbiamo voluto lavorare con grande discrezione fino a quando non eravamo sicuri del risultato. Con il contributo fondamentale di persone come Diego Torazza abbiamo realizzato un prototipo che sta funzionando ininterrottamente da un mese nei nostri laboratori, dimostrando grande affidabilità".

Giovanni Gemmani, Presidente di Scm Group:  "È compito dell’industria sostenere e sviluppare progetti all’avanguardia a livello tecnologico, non solo a fini di business ma anche e, soprattutto, per il bene comune. Per questo motivo abbiamo deciso di diventare parte attiva, per le soluzioni costruttive, i materiali e lo sviluppo del progetto”.

Per maggiori informazioni

diegovent@iit.it

https://www.iit.it/iit-vs-covid-19/diego-ventilator

Vedi anche

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Causale: Progetto DIEGO

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DIEGO, nel prototipo IIT